一個完備的安全系統(tǒng)，特別是高等級安全場所和大型國際活動場所的安全系統(tǒng)更需要頂層設計，綜合考慮各方面措施的安全系統(tǒng)概念設計，場館內人員疏散時限德爾確定是大型活動必須考慮的重要指標，其中需要考慮的重要因素是毒氣和火災下煙氣擴散。本文就基于毒氣和煙氣擴散特性研究如何確定大型展館的疏散時間。

    真正有效的安全系統(tǒng)是集物理防范、電子防范、人員防范三位一體的安全系統(tǒng)，同時整個安全系統(tǒng)設計還必須全面考慮到預警、報警、現場處警、人員疏散、現場應急指揮、技術人員和保安人員的培訓、現場保護、事件分析和秩序恢復等一系列措施。因此安全系統(tǒng)涉及還不僅僅是物理防范、電子防范、人員防范，還涉及到照明、樓宇控制、人員通道、通訊、電力等等。

    由于人員防范不僅僅是負責安防同時還要負責消防，物理防范也如人員防范一樣也需要兼顧安防和消防，此外為保證安全系統(tǒng)的高效能，對建筑的照明、出入口在應急疏散下的通行能力、人流的引導指示都需要進行科學的計算和配置。

    因此，一個完備的安全系統(tǒng)，特別是高等級安全場所和大型國際活動場所的安全系統(tǒng)更需要頂層設計，綜合考慮各方面措施的安全系統(tǒng)概念設計。場館內人員疏散時限確定是大型活動必須考慮的重要指標，其中需要考慮的重要因素是毒氣和火災下煙氣擴散。本文就基于毒氣和煙氣擴散特性研究如何確定大型展館的疏散時間。

毒氣特性描述
神經性毒氣
    神經性毒氣是一類能破壞神經系統(tǒng)的毒劑，主要有沙林、梭曼、維埃克斯（VX）等。人員通過吸入或皮膚吸收引起中毒，毒害作用迅速，主要中毒癥狀是瞳孔縮小、胸悶、多汗、全身痙攣等。神經類毒劑是屬于速殺、致命程度極高的毒劑，其毒性比農藥敵敵畏大上萬倍。

糜爛性毒氣
    糜爛性毒氣是一類能使細胞組織壞死潰爛的毒劑，主要有芥子氣、路易氏氣等。人員通過吸入或皮膚接觸引起中毒，毒害作用通常比較緩慢，主要中毒癥狀是炎癥、潰瘍。

全身中毒性毒劑
    全身中毒性毒劑是一類能破壞組織細胞氧化功能的毒劑，主要有氫氰酸、氯化氰。人員可通過吸入引起中毒，毒害作用迅速，主要中毒癥狀是口舌麻木、呼吸困難、皮膚鮮紅、痙攣等。

失能性毒劑
    失能性毒劑是一類能造成思維和運動功能障礙使人員暫時喪失戰(zhàn)斗力的毒劑,主要有畢茲（BZ）等。人員可通過吸入引起中毒，毒害作用較迅速，主要中毒癥狀是神經錯亂、幻覺、嗜睡、身體癱瘓、體溫或血壓失調等。

窒息性毒劑
    窒息性毒劑是一類刺激呼吸道引起肺水腫造成窒息的毒劑，主要有光氣等。人員可通過吸入引起中毒，毒害作用緩慢，主要中毒癥狀是咳嗽、呼吸困難、皮膚從青紫發(fā)展到蒼白、吐出粉紅色泡沫樣痰等。

刺激性毒劑
    刺激性毒劑是一類能刺激眼睛、上呼吸道和皮膚的毒劑，主要有西埃斯（CS）、苯氯乙酮、亞當氏氣等。人員可通過吸入、接觸引起中毒，毒害作用迅速，主要中毒癥狀是眼睛疼痛、流淚、噴嚏、咳嗽及皮膚有燒灼感。[nextpage]

火災煙氣特性描述
    火災危及人的生命的最主要方面是有毒氣和煙塵，包括一氧化碳（CO）、氰氫酸（HCN）、二氧化碳（CO2）和缺氧窒息等。實驗證明，初起火災空氣中CO濃度約1%，燃燒猛然階段空氣中CO濃度超過2%。CO使人血流因吸不進氧排不出體內CO2而中毒?？諝庵蠧O濃度在1.3%時，人吸入即失去知覺，使人可能獲救的CO濃度的極限值為1.28%。空氣中CO濃度為0.5%時，人接觸20－30分鐘即可能致死。如果火災中有含氮燃燒物（如丙燃氰聚合物等），會產生HCN，其毒性為CO的20倍，對人危害極大。火災中還消耗氧產生CO2。正常空氣中氧濃度為21%，環(huán)境空氣中氧濃度為15%時人肌內活動能力行動不便，氧濃度為10-14%時人迷失方向，氧濃度為6-10%是人暈倒失去知覺，氧濃度為5-6%時人呼吸困難，半小時后有生命危險?？諝庵蠧O2濃度為10%時人幾分鐘即死。在火災初起階段，煙氣在水平方向擴散速度為0.3m/s，在火災猛然燃燒階段，由于高溫的作用，煙氣擴散速度為0.5-0.8m/s，煙氣沿樓梯間、管道、電纜等豎向管的豎直擴散蔓延的速度為3-4m/s。

    據不完全統(tǒng)計，在28%的建筑物火災中，一氧化碳是主要的毒物；在10%的火災中，一氧化碳均超過0.5%的急性致死濃度。在非建筑物火災中，氰化物和缺氧是潛在的致死因素。

毒氣和煙氣對人體的傷害
1、氧氣濃度變化對人體的傷害
    人體的腦組織對缺氧極為敏感，完全缺氧15秒鐘會引起昏迷，8-10分鐘會引起不可逆轉的腦損害（表1為氧氣濃度過低對人體造成的傷害程度）。

2、CO濃度變化對人體的傷害
    火災中因CO致死的人數占死亡人數的40%，不同CO濃度變化對人體的傷害如表2所示。

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3、CO2濃度變化對人體的傷害（如表3所示）

4、瓦斯?jié)舛茸兓奈：?
    瓦斯的引火溫度，即點燃瓦斯的最低溫度。一般認為，瓦斯的引火溫度為650℃-750℃（如表4）。

5、毒氣濃度變化對人體的傷害（如表5）
LC50：指毒物對急性實驗動物的群體中引起半數（50%）動物死亡的劑量。

毒氣和煙氣擴散模型
毒氣彈擴散模型
    按照理想條件下分析，將毒氣彈爆炸引起的毒氣煙霧傳播可以看作是在無窮空間由點狀爆炸源導致的毒氣擴散過程，采用二階拋物線偏微分方程描述毒氣濃度的變化規(guī)律。 [nextpage]

    模型假設（為簡單起見假定為無限自由空間的擴散）（如圖1）。

毒氣在無窮空間擴散不考慮風力、地面影響；
毒氣的擴散服從擴散定律，即單位時間通過單位法向面積的流量與毒氣濃度的梯度成反比；
將毒氣爆炸時刻t = 0，空間任何一點處的毒氣濃度D(x，y，z，t)；
根據假定可得到單位時間通過單位法向面積的流量q：q = -k grad D；

div為散度記號。最終的空間任意一點的毒氣濃度為：

    理論上在一個溫度和壓強都處處均勻的混合氣體體系中，如果某種氣體成份密度不均勻，則這種氣體由密度大的地方向密度小的地方遷移，直到這種氣體在各處的密度達到均勻為止。

    擴散系數與氣體密度、梯度成正比。通常情況下分子量越大的氣體，其擴散速度越慢。

    擴散系數與溫度成正比，溫度越高，擴散速度越快。因此擴散系數應該是：
k=f(ρ, T, g)
ρ：氣體密度
T：氣體溫度
g：梯度[nextpage]

    為示意說明起見，圖2可以看出毒氣擴散趨勢。由于毒氣擴散和空氣流動、溫度相關，實際毒氣擴散方式和理想狀態(tài)下的計算有較大出入。

火災煙氣擴散模型
    火災煙氣擴散不同于毒氣擴散?；馂漠a生的毒氣源不是有限總量，只要有燃燒物燃燒，總伴隨著毒氣產生，另外隨著燃燒面積的擴大，毒氣源也呈現體積增大的趨勢。因此毒氣擴散模型不適合火災煙氣擴散模型 (見圖3)。

    火災煙氣是火災發(fā)生過程中因熱解和燃燒作用形成的產物，為簡便起見，把火災源看成是隨燃燒時間變化的變體，毒氣擴散公式仍然適用： 
 
x1 = x + fx(t)；
y1 = y + fy(t)；
z1 = z + fz(t)。
    式中的fx(t)、fy(t)、fz(t)為燃燒物變體隨時間的坐標變化。

毒氣煙氣擴散下疏散時限確定
    疏散時間Ne的確定取決于多個因素，醫(yī)療緊急救護時間、火災下疏散時限Nf、毒氣事件下疏散時限Np等，根據本文提出的模型以及現場情況可以得出火災下疏散時限Nf、毒氣事件下疏散時限Np，這樣在毒氣煙氣下的疏散時限為：
Min{ Nf，Np}

    需要指出的是在火災情況下，溫度場變化對人體影響也是巨大的，火場上由于可燃物質多，火災發(fā)展蔓延迅速，火場上的氣體溫度在短時間內即可達到幾百攝氏度?？諝庵械母邷?，能損傷呼吸道。當火場溫度達到49℃-50℃時，能使人的血壓迅速下降，導致循環(huán)系統(tǒng)衰竭。只要吸入的氣體溫度超過70℃，就會使氣管、支氣管內粘膜充血起水泡，組織壞死，并引起肺水腫而窒息死亡。據統(tǒng)計分析，人在100℃環(huán)境中即出現虛脫現象，喪失逃生能力，嚴重者會造成死亡。在火場，經?？梢园l(fā)現體表幾乎完好無損的死者，這些死者大多是由于吸入過多的熱氣而致死的。因此在場館建設時，要特別注意這些因素。